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第1章 绪论 1

1.1 数字农业概述 1

1.2 数字农业关键支撑技术及其发展 2

1.2.1 农业信息实时采集技术和设备 2

1.2.2 农业信息服务技术 3

1.2.3 模拟模型技术 4

1.2.4 精细农业技术 5

1.2.5 专家系统技术 6

1.2.6 智能化农业机械与装备技术 7

1.2.7 农业智能控制系统与智能机器人 7

1.2.8 农业生物信息学 8

1.3 数字农业技术前沿和发展趋势 8

参考文献 10

第2章 遥感技术与农情监测 11

2.1 遥感技术概述和农业遥感监测机理 11

2.1.1 遥感技术概述 11

2.1.2 农业遥感监测机理 13

2.2 作物类型及播种面积的遥感监测 28

2.2.1 作物类型遥感图像识别的原理 29

2.2.2 遥感图像分类方法 30

2.2.3 分类结果的精度评价 33

2.2.4 基于遥感的作物种植面积监测举例——利用多时相Landsat近红外波段监测冬小麦和苜蓿种植面积 34

2.3 农作物水分、养分、病虫害等的遥感监测 37

2.3.1 作物水分的遥感监测 37

2.3.2 作物养分的遥感监测 40

2.3.3 农作物病虫害的遥感监测 42

2.4 农作物长势与产量的遥感估算 46

2.4.1 作物长势监测 46

2.4.2 农作物遥感估产 49

2.4.3 农作物品质的遥感监测 52

2.5 土壤墒情与肥力的遥感监测 54

2.5.1 土壤墒情的遥感监测 54

2.5.2 土壤肥力的遥感监测 56

参考文献 58

第3章 卫星定位技术及其农业应用 62

3.1 引言 62

3.2 GPS定位原理及差分卫星定位技术 63

3.2.1 GPS定位原理 63

3.2.2 GPS定位中的误差分析 65

3.2.3 GPS差分技术 67

3.3 卫星定位数据的坐标系统及坐标转换 70

3.3.1 常用坐标系统 70

3.3.2 大地坐标系与空间直角坐标系的转换 72

3.3.3 WGS1984坐标系与北京1954坐标系的转换 73

3.3.4 大地坐标系与平面直角坐标系的转换 73

3.4 卫星定位技术在农田测量中的应用 76

3.4.1 GPS在农田电子地图测绘中的应用 76

3.4.2 GPS在农田面积测量中的应用 79

3.4.3 GPS在土壤采样中的应用 83

3.4.4 GPS在农田三维地形测量中的应用 83

3.4.5 基于VRS的GPS接收系统的研究开发 87

参考文献 95

第4章 地理信息系统与农田信息管理 97

4.1 GIS技术概述 97

4.1.1 地理信息系统概述 97

4.1.2 空间数据管理与空间分析 98

4.1.3 空间分析和空间决策支持 109

4.2 GIS技术在农田信息管理中的应用 111

4.2.1 概述 111

4.2.2 基于GIS的农田信息管理 112

4.3 GIS技术在农业生产管理决策中的应用 121

4.3.1 概述 121

4.3.2 GIS技术在农业生产管理决策中的应用实例 122

4.4 基于WEBGIS的苹果树病害诊断与预测系统研究 126

4.4.1 系统总体设计 126

4.4.2 病害诊断专家系统 127

4.4.3 系统的构建与运行 132

4.5 GIS在土地复垦中的应用 136

4.5.1 概述 136

4.5.2 废弃矿区植被恢复空间数据模型的分析研究 138

4.5.3 基于GIS的矿区植被恢复数据库的设计 139

4.5.4 矿区复垦空间数据库的应用 141

4.5.5 数据库操作与管理 144

参考文献 146

第5章 农田信息自动获取技术 148

5.1 农田土壤信息的自动获取 148

5.1.1 农田土壤信息概述 148

5.1.2 农田土壤信息的快速测定 149

5.1.3 基于光谱分析技术的土壤信息检测 167

5.2 农作物长势信息的自动获取 181

5.2.1 农作物长势监测概述 181

5.2.2 基于光谱原理的作物长势信息获取 182

5.2.3 基于多光谱图像的作物长势信息获取 192

5.3 农田作物产量空间分布信息获取 203

5.3.1 农田作物产量信息获取系统概述 203

5.3.2 谷物测产传感器技术 205

5.3.3 谷物智能测产系统 207

5.4 农作物病虫草害监测 212

5.4.1 概述 212

5.4.2 基于光谱分析技术的农作物病虫草害监测 212

5.4.3 基于数字图像处理的农作物病虫草害监测 215

参考文献 228

第6章 精细农业智能信息技术及其系统集成 232

6.1 农田行走机械自动导航控制技术 232

6.1.1 系统总体设计 233

6.1.2 基于机器视觉的导航路径识别算法 234

6.1.3 基于模糊滑模变结构的转向操纵控制 241

6.1.4 基于遗传算法的自适应模糊导航决策控制 245

6.2 基于处方图的变量施肥作业系统 251

6.2.1 系统概述 251

6.2.2 ISO 11783协议 252

6.2.3 基于处方图的分布式变量施肥作业系统的构成 255

6.2.4 电液比例阀控马达排肥驱动控制系统 257

6.2.5 变量施肥作业软件关键算法的设计与实现 259

6.3 基于光谱技术的实时变量施肥作业 263

6.3.1 概述 263

6.3.2 具有代表性的基于光谱技术的实时变量施肥机系统 263

6.3.3 基于光谱技术的实时变量施肥技术研究 268

6.3.4 实时变量施肥系统的NDVI测试仪开发 271

6.4 激光控制平地技术 278

6.4.1 激光控制平地技术的工作原理 278

6.4.2 激光接收器的研究进展 281

6.4.3 光电传感器的研究进展 283

6.4.4 控制器的研究与改进设计 286

6.4.5 激光控制平地系统的性能改进试验 288

6.5 精细灌溉技术 291

6.5.1 平移式变量喷灌机 291

6.5.2 基于WSN的土壤墒情监测系统的设计开发 293

6.6 精细园艺技术 303

6.6.1 农业机器人的特点 303

6.6.2 农业机器人的机器视觉 304

6.6.3 农业机器人的末端执行器和机械臂 306

6.6.4 苹果采摘机器人关键技术研究 307

6.6.5 菠萝采摘机器人关键技术研究 323

参考文献 330

第7章 农业物联网技术 332

7.1 农业物联网概念 332

7.2 农业物联网基础技术 334

7.3 农业物联网发展的国内外状况 339

7.3.1 农业物联网应用发展现状 339

7.3.2 农业物联网产业发展现状 350

7.3.3 农业物联网应用相关标准的进展 351

7.4 我国农业物联网发展与应用趋势 352

7.5 我国农业物联网优先发展的技术与工程 357

7.5.1 我国农业物联网优先发展的应用领域和关键技术 357

7.5.2 农业物联网重大应用示范工程 358

7.6 农业物联网（智慧农业）开发与实践 360

7.6.1 准格尔智慧农业示范园区和网络平台建设方案 360

7.6.2 精细设施农业管理体系建设方案 362

7.6.3 大田精细农作管理体系建设方案 366

7.6.4 精细健康养殖技术体系建设方案 368

7.6.5 农产品安全可溯源技术体系建设方案 371

7.6.6 智慧农业应用示范实例 375

参考文献 378

第8章 农业模型与可视化仿真 379

8.1 现代作物生产系统的研究方法概况 379

8.1.1 传统作物生产系统研究方法的局限性 379

8.1.2 基于现代系统理论基础上的模型方法 380

8.1.3 基于人工智能的作物生产系统研究方法 384

8.2 作物生长模拟模型 385

8.2.1 作物生长模拟模型的概念 386

8.2.2 作物生长模拟模型的发展历程 386

8.2.3 作物生长模拟模型的应用 387

8.2.4 玉米生长模拟模型的建立 388

8.3 作物管理知识模型 390

8.3.1 作物管理知识模型的构建过程 390

8.3.2 玉米管理知识模型 391

8.3.3 基于管理知识模型的玉米栽培管理系统开发 393

8.4 作物病虫草害模型 397

8.4.1 作物病虫草害模型的定义与作用 397

8.4.2 作物病虫草害模型的研究进展 398

8.4.3 作物病虫草害模型的构建 401

8.4.4 作物病虫草害预警系统的构建 408

8.5 作物形态结构建模与可视化技术 409

8.5.1 作物器官几何建模与交互设计 409

8.5.2 作物植株形态结构建模 420

8.5.3 作物群体的三维重建 424

8.5.4 真实感显示技术 425

8.6 作物三维模型冠层光分布计算及在冠层结构分析中的应用 430

8.6.1 虚拟作物冠层光分布的计算方法 430

8.6.2 嵌入式辐射度模型 431

8.6.3 作物群体冠层光辐射计算实验 432

8.6.4 基于可视化计算的作物株型分析 437

参考文献 439

第9章 农业生产管理专家系统 445

9.1 农业生产管理专家系统概述 445

9.2 农业数据库系统的建立与应用 448

9.2.1 数据库系统的基本概念 448

9.2.2 农业数据库系统的基本组成 448

9.2.3 基于搜索引擎技术的农业数据库系统的建立 450

9.2.4 农业数据库系统的应用 452

9.3 农业生产管理专家系统中的知识表示与推理 456

9.3.1 农业知识的分类 456

9.3.2 农业知识的表示 457

9.3.3 农业知识推理的一般过程 462

9.3.4 农业知识的协同推理 462

9.4 典型的农业生产管理专家系统 463

9.4.1 系统功能设计 463

9.4.2 栽培管理模型 466

9.4.3 系统的设计与实现 474

参考文献 478

第10章 数字农业的推广 479

10.1 数字林业 479

10.1.1 数字林业概述 479

10.1.2 数字林业建设的体系结构 480

10.1.3 信息化技术在数字林业中的应用 481

10.2 数字养殖 496

10.2.1 家禽的数字养殖 496

10.2.2 家畜的数字养殖 499

10.2.3 昆虫类的数字养殖 506

10.3 数字物流 509

10.3.1 数字物流概述 509

10.3.2 农产品的数字物流 510

10.3.3 基于“3S”的农产品物流 511

10.3.4 基于条形码和RFID的农产品追溯 515

10.4 电子商务 517

10.4.1 农产品电子商务技术的起源 517

10.4.2 国外农业电子商务发展概况 518

10.4.3 我国农业电子商务发展现状和存在问题 520

参考文献 522